DE10144808A1 - Vorrichtung zur Analyse einer Gasprobe - Google Patents
Vorrichtung zur Analyse einer GasprobeInfo
- Publication number
- DE10144808A1 DE10144808A1 DE10144808A DE10144808A DE10144808A1 DE 10144808 A1 DE10144808 A1 DE 10144808A1 DE 10144808 A DE10144808 A DE 10144808A DE 10144808 A DE10144808 A DE 10144808A DE 10144808 A1 DE10144808 A1 DE 10144808A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- receiver
- grating
- transmitter
- gas
- radiation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 title 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 27
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 10
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 5
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 3
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 2
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 2
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 claims description 2
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 claims description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 39
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000013208 measuring procedure Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000001745 non-dispersive infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
- G01J3/18—Generating the spectrum; Monochromators using diffraction elements, e.g. grating
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
- G01N21/35—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light
- G01N21/3504—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry using infrared light for analysing gases, e.g. multi-gas analysis
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/06—Scanning arrangements arrangements for order-selection
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Bekannte Meßtechniken und Vorrichtungen zur Bestimmung der Einzelkomponenten eines Abgasgemisches entsprechen den neuen Forderungen des Gesetzgebers nicht mehr. Die Anpassung an die notwendigen Meßgenauigkeiten sowie zukünftige Forderungen nach noch weiteren zu untersuchenden Abgaskomponenten läßt den Aufwand mit jeder Gaskomponente linear ansteigen, so daß diese Verfahren und Vorrichtungen teuer werden. DOLLAR A Die vorgeschlagene Vorrichtung (1) weist eine Meßzelle (2), wenigstens einen eine Strahlung (X) emittierenden Strahler (7) und einen diese Strahlung (X¶lambda1-n¶) aufnehmenden Empfänger (8), die einem Abbildungsspiegel (3) gegenüberliegend angeordnet sind, sowie ein in der Meßzelle (2) angeordnetes, verstellbares Gitter (6) auf. Das Gitter (6) hat die Eigenschaft, daß es unter verschiedenen Winkeln (delta¶1-n¶) eingestellt werden kann und somit bei einem bestimmten Winkel (delta¶1-n¶) auch nur eine Wellenlänge (lambda¶1-n¶) der Strahlung (X¶lambda1-n¶) auf den Empfänger (8) über den sphärischen Spiegel (3) reflektiert wird. Die Wellenlängendetektion erfolgt durch Drehen des Gitters (6) und kann über eine Oktave und mehr kontinuierlich erfolgen.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Analyse einer Gasprobe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Eine Vorrichtung zur Analyse einer Gasprobe mittels Infrarot-Absorption beschreibt die DE 199 29 034 A1. Hierbei werden ein Strahler und ein Empfänger auf einem gemeinsamen, thermisch stabilisierten Träger in unmittelbarer Nähe zueinander und auf einer Seite einer Meßküvette angeordnet, um die Arbeitstemperatur des Strahlers und des Empfängers gemeinsam stabilisieren zu können. Mit Hilfe von mehreren dem Empfänger vorgeschalteten Filtern wird nur die Wellenlänge aus der IR-Strahlung gefiltert und auf den Empfänger gegeben, die ausgewertet werden soll.
- Ein dispersives Verfahren zum Analysieren und ständigen Überwachen von Abgasparametern in Triebwerken von Flugzeugen während des Fluges offenbart die DE 199 44 006 A1. Hierbei werden mehrere Spektrometer verwendet. Ein Spektrometer weist als Sender einen Laser und als Empfänger einen IR-Detektor auf, die einander gegenüberliegend angeordnet und so justiert sind, daß sich ihre optischen Achsen decken und sich zwischen beiden das zu untersuchende Gasvolumen befindet.
- Durch neue Forderungen des Gesetzgebers zur Bestimmung der Einzelkomponenten in Abgasgemischen lassen sich derartige Meßtechniken nicht mehr der notwendigen Meßgenauigkeiten anpassen, wenn zukünftig noch weitere zu bestimmenden Abgaskomponenten untersucht werden müssen. Zudem steig der Aufwand mit jeder Gaskomponente linear an, so daß diese Verfahren und Vorrichtungen teuer werden.
- Bekannt sind desweiteren teure und hochauflösende Gitterspektrometer, die unter anderem in Gaschromatographen zur Bestimmung von einer Vielzahl unterschiedlicher Gaskomponenten verwendet werden.
- So beschreibt die DE 32 24 736 A1 ein Gitterspektrometer, das eine Gitteranordnung mit einem Beugungsgitter aufweist, welches eine Vielzahl eng nebeneinander verlaufender Gitterfurchen besitzt.
- Aus der DE 198 14 660 C1 ist ein Gitterspektrometer bekannt, daß als Beugungsgitter ein Blaze-Gitter verwendet.
- Diese Gitterspektrometer sind für den Einsatz zur Analyse insbesondere eines Abgasgemisches einer Brennkraftmaschine nicht vorgesehen, da sie zu aufwendig und zu teuer sind.
- Hieraus ergibt sich die Aufgabe, ein Vorrichtung aufzuzeigen, das einfach aufgebaut ist, die erforderlichen Meßgenauigkeit aufweist und den Forderungen nach weiteren zu bestimmenden Abgaskomponenten entspricht.
- Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
- Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, in die Vorrichtung ein Beugungsgitter nach dem Prinzip eines Gitterspektrometers einzubinden. Dazu besteht die Vorrichtung aus einer herkömmlichen Meßzelle, die auf einer Stirnseite beispielsweise mit einem sphärischen Abbildungsspiegel abgeschlossen ist. Dem gegenüberliegend sind ein Sender und ein Empfänger angeordnet. In der Meßzelle ist ein Gitter integriert, das die Eigenschaft hat, daß es unter verschiedenen Winkeln eingestellt werden kann und somit bei einem bestimmten Winkel auch nur eine Wellenlänge der Strahlung (des Lichtes) auf den Empfänger über den sphärischen Spiegel reflektiert wird. Die Wellenlängendetektion erfolgt durch Drehen des Gitters und kann über eine Oktave und mehr kontinuierlich erfolgen. Vor dem Gitter ist ein die eigentliche Meßzelle abschließendes Zellenfenster aus IR-Strahlung durchlässigem Material angebracht. Durch die Integration des Gitters in die Apertur der Meßzelle und einer damit verbundenen maximalen Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Stirnfläche des Gitters wird eine Verkleinerung der gesamten Meßapertur erreicht, wodurch man ein deutlich schnelleres Ansprechverhalten der Vorrichtung erhält.
- Das Gitter selbst ist als Blaze-Gitter ausgeführt, besitzt vorzugsweise mittig ein Loch und weist um das Loch mehrere Gitterlinien auf, die als Furchen ausgeprägt sind, deren Flächennormale in Beugungsrichtung stehen. Aus dieser Anordnung der Furchen ergibt sich ein bestimmter (Reflexions-) Winkel, der sich aus der Wellenfänge und der Gitterkonstanten errechnen läßt. Dieser Winkel gilt nur für eine Wellenlänge. Der Außendurchmesser des Gitters bedeckt den gesamten Innendurchmesser der Meßzelle und hat damit die maximale zur Verfügung stehende Lichtstärke.
- In Weiterführung der Erfindung sind der Sender und der Empfänger vorzugsweise in dem einen Loch des Gitters recht bzw. links der Gitterdrehachse angeordnet. Dabei kann der Sender direkt eingebaut sein und der Empfänger über eine IR-Faser angekoppelt.
- Mit Hilfe des Empfängers wird vorab eine Null-Linie bei einem Null-Gas festgestellt und als Stützpunkte abgespeichert. Zusätzlich kann die Vorrichtung mit Hilfe eines bekannten Probengases, d. h. dessen Konzentration bekannt ist, kalibriert werden. Die aufgenommenen Meßdaten des Probengases als auch der unbekannten Gasprobe können durch unterschiedliche Auswerteverfahren ausgewertet werden. Eine Methode ist die integrale Methode, bei der die Absorptionswerte zwischen zwei Stützstellen integriert werden. Beim Mischverfahren werden beispielsweise 10 Meßwerte entlang der Meßlinie addiert oder es wird nur der absolute Wert an der Linie gemessen. Diese Werte werden danach mit einem Korrekturfaktor, der abhängig von der Gaskomponente ist und beispielsweise in einer Auswerteelektronik hinterlegt ist, multipliziert.
- Über weitere abgelegte Daten können Korrekturfaktoren in das Meßverfahren eingebunden werden, mit denen beispielsweise Offsetdrifte des Strahlers und/oder des Empfängers korrigiert werden können. Dies ermöglicht den Einsatz einfacher Strahler und Empfänger.
- Beim vorgeschlagenen Gitterspektrometer wird vorzugsweise neben den interessierenden Absorptionskennlinien auch das dazwischen liegende Spektrum kontinuierlich abgetastet. Man erhält dabei einmal das Emissionssprektrum (Null-Linie) des Strahlers sowie eine oder mehrere Absorptionslinien der Gase. Die Bestimmung der Gaskonzentration kann dann sowohl anhand einer Absorptionslinie, z. B. Hexan, oder anhand mehrere Absorptionslinien, z. B. CO2, erfolgen. Damit wird ein exakteres Gesamtmeßergebnis geschaffen. So kann bei einer starken Gaskonzentration auch eine geringe Absorptionslinie und bei einer niedrigen Gaskonzentration eine starke Absorptionslinie ausgewertet werden.
- Die Höhe der Transmission des IR-Lichtes wird nur als ein Bruchteil eines Gesamtsignals bestimmt und ist durch die reine Verhältnisbildung der beiden Intensitäten, der ohne und der mit Gasabsorption, weitgehend unabhängig von der Strahlencharakteristik und der Empfängerkennliniensteigung. Dadurch Kann auf eine aufwendige Strahler- und Empfängerstabilisierung verzichtet werden. Aus dem Verhältnis der beiden Intensitäten läßt sich dann die Gaskonzentration des Einzelgases bestimmen.
- Mit einer Meßgeschwindigkeit von 20-25 Messungen pro Sekunde ist dieses Gitterspektrometer beim Einsatz als Gasanalysator schneller gegenüber herkömmlichen NDIR-Analysatoren. Die Meßgeschwindigkeit selbst ist zudem einstellbar.
- Bedingt durch einen 4-fachen Durchlauf der IR-Strahlung durch die Meßzelle kann diese relativ kurz gehalten werden.
- Mit der vorliegenden Vorrichtung wird ein kostengünstiger Gasanalysator angeboten, mit dem eine zylinderselektive Gasmessung vorgenommen werden kann, wobei jede Gaswolke mit anderer Konzentration meßbar ist. Dazu können die Meßstellen vor einem Autokatalysator und somit in Motornähe angebracht werden. Die Nutzung des Gasanalysators beim Motorhersteller selbst ist auch möglich.
- Die vorgenannte Vorrichtung erlaubt neben der bekannten Messung von CO2- Gaskonzentrationen usw. unter anderem auch die Bestimmung von Hexan (HC) und weiterer Gase.
- Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.
- Es zeigt
- Fig. 1 einen Aufbau einer Vorrichtung,
- Fig. 2 eine Darstellung der Oberfläche des Gitters aus Fig. 1,
- Fig. 2a eine vergrößerten Ausschnitt C aus Fig. 2 in einer Seitendarstellung,
- Fig. 3 eine skizzenhafte Darstellung der Strahlenreflexion bei Verstellung des Gitters aus Fig. 1,
- Fig. 3a ein Ausschnitt A aus Fig. 3 in zwei Darstellungen,
- Fig. 4 einen Aufbau eines Strahlers.
- In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Analyse einer Gasprobe 10 dargestellt. Diese besteht aus einer vorzugsweise zylindrischen Meßküvette als Meßzelle 2, an deren ihrem hinteren Ende sich ein sphärischen Spiegel 3 befindet. Im vorderen Bereich 4 ist der Gasweg der Meßzelle 2 durch ein Deckglas 5 abgeschlossen. Dahinter befindet sich ein um eine Drehachse verstellbares Gitter 6, welches jedoch in der Apertur der Meßzelle 2 integriert ist. Dieses Gitter 6 weist ein Loch 6.5 auf, durch welches eine Strahlung X eines Strahler 7 in die Meßzelle 2 sowie einer Strahlung Xλ 1-n aus der Meßzelle 2 für einen Empfänger 8 geführt sind. Die zylindrische Meßzelle 2 weist ferner in bekannter Art und Weise ein Einlaßrohr 2.1 und ein Auslaßrohr 2.2 auf. Die Strahlung X' wird vom sphärischen Spiegel 3 kollimiert (parallel gemacht) und als Planwelle X" auf das Gitter 6 geworfen. Das Gitter 6 reflektiert je nach eingestelltem Winkel δ1-n eine bestimmte Wellenlänge λ1-n wieder als Planwelle X''' auf den sphärischen Spiegel 3 zurück. Der Spiegel 3 fokusiert dann diese Welle Xλ 1-n auf den Detektor bzw. Empfänger 8.
- Der Sender 7 ist vorzugsweise ein kostengünstiger thermischer Strahler, der Empfänger 8 vorzugsweise eine photoconduktive Zelle, beispielsweise eine PbSe-Zelle, deren Widerstand proportional mit der IR-Strahlung abnimmt. Zumindest der Empfänger 8 ist mit einer Auswerteelektronik 20 verbunden. Das Gitter 6 wird über einen Microschrittmotor 21 verstellt.
- Das Gitter 6 ist ein Blaze-Gitter, welches als holographisches Gitter ausgebildet und dem Durchmesser der sphärischen Spiegels 4 angepaßt ist. Dabei kann das Gitter 6 aus einem Glas von ca. 5-7 mm Dicke oder aus einer Kunststoffolie bestehen. An der zum Spiegel 4 weisenden Oberfläche 6.1 weist das Gitter 6, wie in Fig. 2 dargestellt, mehrere Gitterlinien 6.2 auf, die als Furchen 6.3 ausgeprägt sind, deren Flächennormale in Hauptbeugungsrichtung steht. Für eine hohe Selektivität des Gitters 6 im Gasanalysator 1 wird die Gitterkonstante d möglichst klein und Anzahl n der Gitterlinien 6. 2 möglichst hoch gewählt. Die Anzahl der Gitterlinien 6.2 bestimmt somit die optische Auflösung des Gasanalysators 1.
- Der Strahler 7 sowie der Empfänger 8 sind vorzugsweise im Bereich des Loches 6.5 angeordnet, wobei die Kopplung zum der Empfänger 8 vorzugsweise durch eine IR-Faser 8.1 erfolgt, welche an einen Empfängerspalt 2.3 geführt ist, der in der Apertur der Meßzelle 2 eingebracht ist. Durch diese Anordnung kann ein voller Spiegelbereich F des Spiegels 3 genutzt werden (Fig. 1). Die Gitterverstellung erfolgt über den Micromotor 21, welcher vorzugsweise an die Drehachse 6.4 des Gitters 6 direkt angreift.
- Das Meßverfahren selbst läuft wie folgt ab:
Zur Gewinnung der Vergleichsdaten U0 für die Gaskonzentrationsbestimmung wird in bekannter Art und Weise ein Null-Gas durch die Meßküvette 2 geschickt, um für jede zu messende Wellenlänge λ1-n die Gitterwinkelstellungen δ1-n zu ermittelt und in einer Auswerteelektronik 20 zu hinterlegen. - Über das Einlaßrohr 2.1 wird nun die zu messende Gasprobe 10 der Meßzelle 2 zugeführt. Vom Strahler 7 wird eine IR-Strahlung X in die Meßzelle 2 eingespeist, welche die Gasprobe 10 als IR-Strahlung X' auf dem Weg zum sphärischen Spiegel 3 durchdringt. Vom sphärischen Spiegel 3 wird die leicht abgeschwächte IR-Strahlung X' in Richtung Zellenfenster 5 reflektiert, durchdringt dabei erneut das Probengas 10 und gelangt auf das Gitter 6, wo die erneut abgeschwächte IR-Strahlung X" an den einzelnen Furchen 6.3 1-n spektral zerlegt wird. Dieses Gitter 6 ist so eingestellt, daß in jeder Winkelstellung δ1-n, nur eine Wellenlänge λ1-n der IR-Strahlung X" in die Meßzelle 2 zum Spiegel 3 und von dort in die IR-Faser 8.1 auf den Empfänger 8 reflektiert wird. Der Empfänger 8 nimmt dadurch immer nur ein Signal U1-n für jede Wellenlänge λ1, λ2, bis λn auf und an die Auswerteelektronik 20 weiter. Da die vom Gitters 6 bei der Messung jeweils eingenommene Winkelstellung δ1-n der Vorrichtung 1 bekannt ist, kann die Auswerteelektronik 20 die gemessene Intensität U1-n der jeweiligen Wellenlänge λ1-n zuordnen.
- Während der Strahler 7 also eine konstante IR-Strahlung X aussendet, wird das Gitter 6 in kleinen Schritten mit Hilfe des Microschrittmotors 21 verstellt, so daß die IR- Strahlung X" auf das Gitter 6 unter jeweils unterschiedlichen Winkeln α1, α2 bis αn auf eine der Furchen 6.3 1-n auftrifft, daß wenigstens eine der Wellenlänge λ1-n, in die die Strahlung X" spektral zerlegt wird, reflektiert wird. Der Empfänger 7 nimmt schrittweise, wie das Gitter 6 verstellt wird, das jeweilige Signal U1, U2, U3 bis Un der einzelnen Wellenlängen λ1-n auf.
- Zur besseren Veranschaulichung ist in Fig. 3a ein Ausschnitt A und in Fig. 3b ein Ausschnitt B der Fig. 3 vergrößert dargestellt.
- In der ersten Darstellung fällt die IR-Strahlung X" unter dem Winkel α1 auf die hier dargestellte Furche 6.3 9 ein, wobei allein die Wellenlänge Xλ 1 die Reflexionsbedingung erfüllt und vom Gitter 6 reflektiert wird.
- Bei der zweiten Darstellung ist das Gitter 6 in einen Winkel δ2 verstellt worden. Die selbe IR-Strahlung X" tritt nunmehr unter einem Winkel α2 auf die Furche 6.3 11 auf. In dieser Winkellage δ2 erfüllt die Wellenlänge Xλ 2 die Reflexionsbedingung und wird allein in Richtung Spiegel 3 abgelenkt.
- In der Auswerteelektronik 20 werden dann die einzelnen Signale U1-n wieder zu einem Spektrum zusammengefügt und in bekannter Art und Weise ausgewertet.
- Im Rahmen der erfinderischen Idee sind auch Änderungen und weitere Verbesserungen möglich.
- So kann der sphärische Spiegel 3 auch außerhalb der Meßzelle 2 am hinteren Ende angebracht sein, wobei dann das hintere Zellenfenster ebenfalls aus einem IR-Strahlungen X durchlässigem Material besteht.
- Zur Erhöhung der Emissivität des Strahlers 7 kann dieser als gewendelter Widerstandsstrahler ausgeführt sein (Fig. 4). Dieser besteht aus einem Standardwiderstand, beispielsweise 8,2 W, der als Drahtwendel 7.1 um einen Glasfaserkörper 7.2 gewickelt ist. Die Oxidation der metallischen Oberfläche der Drahtwendel 7.1 bewirkt eine Steigerung der Emissivität des Strahlers 7.
- Zur Erhöhung der Leuchtdichtenerhöhung des Strahlers 7 kann man desweiteren einen Rückspiegel 7.3 hinter dem Strahler 7 vorsehen. Auch kann die Einkopplung der Strahlung X auch über eine IR-Faser (nicht dargestellt) erfolgten.
- Der Empfänger 8 besitzt vorzugsweise eine Empfindlichkeitscharakteristik, die die eines (Band-) Filter entspricht.
- Die Praxis hat gezeigt, daß sich mit dem Gitter 6 der vorgeschlagenen Vorrichtung 1 ein Wellenlängenbereich von λ/2 bis 2λ überstreichen ließ, d. h. bei einer Wellenlänge λ von 3 µm konnten Gaskomponente im Wellenlängenbereich von 1,5 µm bis 6 µm bestimmt werden.
Claims (18)
1. Vorrichtung (1) zur Analyse eines Gases (10) aufweisend eine Meßzelle (2),
wenigstens einen eine Strahlung (X) emittierenden Sender (7) und einen diese
Strahlung (Xλ 1-n) aufnehmenden Empfänger (8), die einem Abbildungsspiegel (3)
gegenüberliegend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß
in die Meßzelle (2) ein verstellbares Gitter (6) im Strahlengang (X, Xλ 1-n) zwischen dem Sender (7) und dem Empfänger (8) eingebunden ist, wobei
das Gitter (6) um einen Winkel (δ1-n) verstellt werden kann, so daß
dessen Oberfläche (6.1) unterschiedliche Winkellagen (α1-n) zum Strahlengang (X") einnehmen kann.
in die Meßzelle (2) ein verstellbares Gitter (6) im Strahlengang (X, Xλ 1-n) zwischen dem Sender (7) und dem Empfänger (8) eingebunden ist, wobei
das Gitter (6) um einen Winkel (δ1-n) verstellt werden kann, so daß
dessen Oberfläche (6.1) unterschiedliche Winkellagen (α1-n) zum Strahlengang (X") einnehmen kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gitter (6) ein
Loch aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die
Strahlung (X) emittierende Sender (7) und der diese Strahlung (Xλ 1-n)
aufnehmende Empfänger (8) zusammen mit dem Gitter (6) in der Meßzelle (2)
angeordnet sind, wobei vor diesen ein Deckglas (5) angeordnet ist, das den Gasweg
selbst verschließt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender
(7) als auch der Empfänger (8) im Loch (6.5) des Gitters (6) direkt oder indirekt
angebracht sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer indirekten
Anbringung die Einkopplung als auch die Auskopplung der Strahlung (X, Xλ 1-n)
über eine IR-Faser (8.1) erfolgt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Gitter (6) an der zum sphärischen Spiegel (3) weisenden Oberfläche (6.1)
mehrere Gitterlinien (6.2) aufweist, die als Furchen (6.3) ausgeprägt sind, deren
Flächennormale in Beugungsrichtung der Strahlen stehen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Gitter (6) ein Blaze-Gitter ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Meßzelle (2) ein Einlaßrohr (2.1) und ein Auslaßrohr (2.2) aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das
Gitter (6) über einen Microschrittmotor (21) verstellt wird.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das
Gitter (6) aus einem Glas oder aus einer Kunststoffolie besteht.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß
die Anzahl (n) der Gitterlinien (6.2) die optische Auflösung des
Gitterspektrometers (1) bestimmt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß
zumindest der Empfänger (8) mit einer Auswerteelektronik (20) verbunden ist,
wobei der Empfänger (8) die bei verschiedenen Wellenlängen (λ1-n) der
Gaskomponenten des Gases (10) je nach Winkellage (δ1-n) des Gitters (6) gemessenen
Signale (U1-n) nacheinander an die Auswerteelektronik (20), welche die
Einzelsignale (U1-n) zu einem Spektrum zusammensetzt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß
der Sender (7) ein thermischer Strahler und als gewendelter Widerstandsstrahler
ausgeführt ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler (7) aus
einem Standardwiderstand besteht, der als Drahtwendel (7.1) um einen
Glasfaserkörper (7.2) gewickelt ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
metallischen Oberfläche des Drahtwendels (7.1) oxidiert ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß
hinter dem Strahler (7) ein Rückspiegel (7.3) angebracht ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß
Korrekturfaktoren in der Auswerteeinheit (20) hinterlegt sind, mit denen
Offsetdrifts des Senders (7) und/oder des Empfängers (8) korrigiert werden.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß
gaskomponentenabhängige Korrekturfaktoren in der Auswerteeinheit (20)
hinterlegt sind, mit denen die vom Empfänger (8) aufgenommenen Singale (U1-n)
korrigiert werden können.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10144808A DE10144808A1 (de) | 2001-09-12 | 2001-09-12 | Vorrichtung zur Analyse einer Gasprobe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10144808A DE10144808A1 (de) | 2001-09-12 | 2001-09-12 | Vorrichtung zur Analyse einer Gasprobe |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10144808A1 true DE10144808A1 (de) | 2003-03-27 |
Family
ID=7698695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE10144808A Withdrawn DE10144808A1 (de) | 2001-09-12 | 2001-09-12 | Vorrichtung zur Analyse einer Gasprobe |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE10144808A1 (de) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102478509A (zh) * | 2010-11-22 | 2012-05-30 | 株式会社岛津制作所 | 气体封入型气体分析计用设备以及使用该设备的分析计 |
| WO2018121982A1 (fr) * | 2017-01-02 | 2018-07-05 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Dispositif de detection de gaz ou de particules et procede de fabrication d'un tel dispositif |
| CN109212733A (zh) * | 2017-07-04 | 2019-01-15 | 徐州旭海光电科技有限公司 | 一种光程折叠器件 |
| CN109597192A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-04-09 | 徐州旭海光电科技有限公司 | 高效光程折叠器件及小型化高灵敏度气体传感器 |
-
2001
- 2001-09-12 DE DE10144808A patent/DE10144808A1/de not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102478509A (zh) * | 2010-11-22 | 2012-05-30 | 株式会社岛津制作所 | 气体封入型气体分析计用设备以及使用该设备的分析计 |
| WO2018121982A1 (fr) * | 2017-01-02 | 2018-07-05 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Dispositif de detection de gaz ou de particules et procede de fabrication d'un tel dispositif |
| FR3061553A1 (fr) * | 2017-01-02 | 2018-07-06 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Dispositif de detection de gaz ou de particules et procede de fabrication d'un tel dispositif |
| US11209352B2 (en) | 2017-01-02 | 2021-12-28 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Device for detecting gases or particles and method for manufacturing such a device |
| CN109212733A (zh) * | 2017-07-04 | 2019-01-15 | 徐州旭海光电科技有限公司 | 一种光程折叠器件 |
| CN109477953A (zh) * | 2017-07-04 | 2019-03-15 | 徐州旭海光电科技有限公司 | 一种高效光程折叠器件 |
| CN109477953B (zh) * | 2017-07-04 | 2021-02-19 | 徐州旭海光电科技有限公司 | 一种高效光程折叠器件 |
| CN109597192A (zh) * | 2018-12-21 | 2019-04-09 | 徐州旭海光电科技有限公司 | 高效光程折叠器件及小型化高灵敏度气体传感器 |
| CN109597192B (zh) * | 2018-12-21 | 2024-02-06 | 江苏旭海光电科技有限公司 | 高效光程折叠器件及小型化高灵敏度气体传感器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2202969A1 (de) | Vorrichtung fuer die Fernanalyse von Gasen | |
| EP3097403B1 (de) | Vorrichtung zur bestimmung der konzentration zumindest eines gases in einem probengasstrom mittels infrarotabsorptionsspektroskopie | |
| DE19608604C2 (de) | Gasanalysator und Meßküvette zur Verwendung in einem Gasanalysator | |
| DE4128912C2 (de) | Verfahren und Einrichtung zur Kalibrierung von Spektralradiometern | |
| DE4235225C2 (de) | Sensoranordnung und Verfahren zur Überwachung der Konvertierungsrate eines Abgaskatalysators | |
| WO2013004664A1 (de) | Vorrichtung mit einer messanordnung zur optischen messung von gasen und gasgemischen mit kompensation von umgebungseinflüssen | |
| DE19900129C2 (de) | Gasqualitätsbestimmung | |
| EP1472512A1 (de) | Anordnung und verfahren zur wellenlängenkalibration bei einem echelle-spektrometer | |
| DE2511771A1 (de) | Beschreibung einer anordnung zum bestimmen des blutalkoholgehaltes ueber die messung der alkoholkonzentration in alveolarer atemluft | |
| DE19808128A1 (de) | Infrarot Gas-Analysator | |
| EP2522990B1 (de) | Fotometer zur In-situ-Messung in Flüssigkeiten | |
| EP0591758B1 (de) | Mehrkomponenten-Analysengerät | |
| DE10144808A1 (de) | Vorrichtung zur Analyse einer Gasprobe | |
| EP3270045B1 (de) | Anordnung zum messen von gaskonzentrationen | |
| EP1847827A1 (de) | Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator | |
| DE10144807A1 (de) | Vorrichtung zur Analyse einer Gasprobe | |
| DE19848120C2 (de) | Einrichtung zur Messung der Strahlungsabsorption von Gasen | |
| DE19819192C1 (de) | Gasanalysator | |
| DE2331890C3 (de) | Fourierspektrometer | |
| DE102016207995A1 (de) | Optischer Resonator für eine Sensorvorrichtung zum Detektieren eines Fluids, Sensorvorrichtung zum Detektieren eines Fluids und Verfahren zum Detektieren eines Fluids | |
| EP0053677A1 (de) | Nichtdispersiver Infrarot-Gasanalysator | |
| DE3830834C2 (de) | ||
| DE19713483B4 (de) | Spektrometer | |
| DE102011001695B4 (de) | Messvorrichtung und Verfahren zur Spektral auflösenden Messung elektromagnetischer Strahlung | |
| AT518576B1 (de) | Spektrometer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20110401 |